KR100320061B1 - Electronic ballast for high-intensity discharge lamp - Google Patents
Electronic ballast for high-intensity discharge lamp Download PDFInfo
- Publication number
- KR100320061B1 KR100320061B1 KR1019990041923A KR19990041923A KR100320061B1 KR 100320061 B1 KR100320061 B1 KR 100320061B1 KR 1019990041923 A KR1019990041923 A KR 1019990041923A KR 19990041923 A KR19990041923 A KR 19990041923A KR 100320061 B1 KR100320061 B1 KR 100320061B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- voltage
- unit
- discharge lamp
- pwm
- switching
- Prior art date
Links
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 78
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 6
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 4
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 208000033999 Device damage Diseases 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
- H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
- H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
- H05B41/292—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
- H05B41/2928—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the lamp against abnormal operating conditions
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
- H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
- H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
- H05B41/2881—Load circuits; Control thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
- H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
- H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
- H05B41/2885—Static converters especially adapted therefor; Control thereof
Abstract
보호회로를 구비하는 방전등용 전자식 안정기가 개시된다. PWM IC회로부는 정류부에 의해 정류된 직류전압을 펄스폭변조(PWM) 방식으로 변조하여 역률이 개선된 PWM출력전압을 생성한다. PWM 출력전압은 중전부에 의해 충전되면서 고주파 구동부로 제공된다. 고주파구동부는 충전부로부터 제공되는 시동전압에 의해 동작개시하여, 고주파 스위칭동작을 반복하므로써 상기 충전부의 충전전압을 교대로 방전시키고, 방전에 의해 전달되는 에너지를 이용하여 공진을 일으키면서 방전등에 구동전력을 제공한다. 보호회로는 고주파구동부가 방전등에 제공하는 구동전압을 직접 검출한다. 보호회로는 검출결과 방전등이 고주파구동부에 연결되지 않은 무부하상태인 때 혹은 구동전압이 방전등에 손상을 입힐 수 있는 한계전압을 초과하는 상태가 인지되면, PWM IC회로부와 고주파 구동부를 셧다운시킨다. 나아가, 보호회로부는 구동전압의 변화량을 PWM IC회로부에 피드백하여 방전등에 제공되는 전력이 일정하게 유지되도록 방전등에 제공되는 전류량을 제어하는 기능을 더 갖는다.An electronic ballast for a discharge lamp provided with a protection circuit is disclosed. The PWM IC circuit unit modulates the DC voltage rectified by the rectifier in a pulse width modulation (PWM) scheme to generate a PWM output voltage with improved power factor. The PWM output voltage is supplied to the high frequency drive while being charged by the middle field. The high frequency driving unit starts operation by the starting voltage provided from the charging unit, and by repeatedly repeating the high frequency switching operation, the charging voltage of the charging unit is alternately discharged, and the driving power is applied to the discharge lamp while generating resonance by using the energy transferred by the discharge. to provide. The protection circuit directly detects the driving voltage provided by the high frequency driver to the discharge lamp. The protection circuit shuts down the PWM IC circuit part and the high frequency drive part when the detection results that the discharge lamp is in a no-load state not connected to the high frequency drive part or when the driving voltage exceeds a threshold voltage that may damage the discharge lamp. Furthermore, the protection circuit section further has a function of controlling the amount of current supplied to the discharge lamp by feeding back the change amount of the driving voltage to the PWM IC circuit to keep the power supplied to the discharge lamp constant.
Description
본 발명은 방전램프용 전자식 안정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무부하보호, 과전압보호 및 구동전력 안정화를 위한 보호회로를 갖는 방전램프용 전자식 안정기에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic ballast for a discharge lamp, and more particularly, to an electronic ballast for a discharge lamp having a protection circuit for no-load protection, overvoltage protection and driving power stabilization.
고휘도 방전램프는 특성상 재점등 시간이 필요하다. 종래 방전등용 자기식 안정기는 재점등이 될 때까지 계속적으로 시동을 시도한다. 그러나 자기식 안정기는 그 구성이 코일과 철심으로 되어 있어 재점등 시점까지의 소자의 손상은 심하지 않다.High brightness discharge lamps require re-lighting time due to their characteristics. Conventional magnetic ballasts for discharge lamps continue to attempt to start until they are re-lit. However, since the magnetic ballast is composed of a coil and an iron core, damage to the device until the point of re-lighting is not severe.
이에 반하여 전자식 안정기의 경우는 재점등 시점까지 시동을 계속 시도할 경우 안정기를 구성하고 있는 반도체를 비롯한 여러 소자들이 손상을 받게 되어 안정기가 파괴되기도 한다. 이를 막기 위하여 별도의 시간 지연회로를 사용하여 재점등 시간을 조절하는 회로를 대부분 사용하고 있다. 한편, 고출력의 고휘도 방전램프는 높은 전압으로 구동되어야 하므로 2차 전압을 상용전압이상으로 만들어야 할 필요가 있다. 고출력의 고휘도 방전램프는 램프전류가 상당히 크게 흐르므로 스위칭 소자에서 흐르는 전류도 상당히 커야만 한다. 그러나 부하가 고전압을 발생하므로 스위칭 반도체 소자는 내압이 높고 정격전류도 상당히 커야만 한다. 현재 이러한 조건을 만족시키며 전자식 안정기에 사용하고 있는 스위칭 반도체 소자는 바이폴라 트랜지스터와 유니폴라 전계효과 트랜지스터(FET) 등이 있다.On the other hand, in the case of an electronic ballast, if the system continues to start up until the point of re-lighting, several elements including the semiconductor constituting the ballast may be damaged and the ballast may be destroyed. In order to prevent this, a circuit for adjusting the re-lighting time using a separate time delay circuit is mostly used. On the other hand, since the high-power high-brightness discharge lamp must be driven at a high voltage, it is necessary to make the secondary voltage above the commercial voltage. High-power, high-brightness discharge lamps have a fairly large lamp current, so the current flowing through the switching element must be quite large. However, because the load generates a high voltage, the switching semiconductor device must have a high breakdown voltage and a fairly large rated current. Currently, switching semiconductor devices satisfying these conditions and used in electronic ballasts include bipolar transistors and unipolar field effect transistors (FETs).
바이폴라 트랜지스터의 경우 내압이 높고, 정격전류가 큰 소자의 경우는 전류 증폭도가 낮아 일반적인 베이스 구동회로로는 고휘도 방전램프를 고출력으로 구동시키기 곤란하다. 이러한 이유로 현재 많은 고휘도 방전램프용 전자식 안정기 회로가 전계효과 트랜지스터(FET)를 사용하고 있다. 하지만 전계효과 트랜지스터를 이용하는 경우에는 약 200와트 정도의 구동전력을 공급할 수 있는 데 그치므로 그 이상의 출력 예컨데, 400와트급의 고휘도 고출력 방전등을 구동하기에는 문제가 있다.In the case of a bipolar transistor, a device with a high breakdown voltage and a large rated current have a low current amplification, making it difficult to drive a high-brightness discharge lamp with a high output in a general base driving circuit. For this reason, many electronic ballast circuits for high brightness discharge lamps use field effect transistors (FETs). However, when the field effect transistor is used, only about 200 watts of driving power can be supplied. Therefore, there is a problem in driving a higher output, for example, a 400 watt high-brightness high-output discharge lamp.
바이폴라 트랜지스터는 전계효과 트랜지스터에 비하여 내압이 높고 허용전류가 커서 대전력 구동에 유리하다. 따라서 고휘도 고출력 방전등을 구동하기 위해서는 스위칭 트랜지스터로 바이폴라 트랜지스터를 채용할 필요가 있다. 나아가, 고휘도 고출력 방전등을 구동하기 위해서는 스위칭트랜지스터에 흐르는 전류를 증강시켜 방전등에 높은 구동전력이 제공될 수 있도록 할 필요가 있다. 또한, 전력의 효과적인 사용을 위해 구동전력을 고역률로 공급하는 것이 요구된다.Bipolar transistors have a higher breakdown voltage and a larger allowable current than field effect transistors, which is advantageous for high power driving. Therefore, in order to drive a high brightness high output discharge lamp, it is necessary to employ a bipolar transistor as a switching transistor. Furthermore, in order to drive a high brightness high output discharge lamp, it is necessary to increase the current flowing through the switching transistor so that high driving power can be provided to the discharge lamp. In addition, it is required to supply the driving power at a high power factor for the effective use of the power.
한편, 고휘도 고출력 방전등용 안정기는 다음과 같은 기능들을 가질 필요가 있다.On the other hand, the ballast for high brightness high output discharge lamps need to have the following functions.
첫째로, 과전압보호 기능이다. 방전등 자체의 결함 혹은 운전환경 기타 여러 가지 원인에 의해 안정기로부터 방전등에 제공되는 전압이 방전등에 치명적인 손상을 줄 수 있는 정도의 과전압이 걸리는 경우가 발생될 수 있다. 방전등에 과전압이 장시간 걸리면 방전등의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 방전등의 고장을 일으킬 수도 있다. 따라서 방전등에 과전압이 걸리지 않도록 보호하는 기능이 안정기에 요구된다.First is overvoltage protection. Due to the defect of the discharge lamp itself or the operating environment or other causes, the voltage supplied from the ballast to the discharge lamp may cause an overvoltage that may cause fatal damage to the discharge lamp. If the discharge lamp is subjected to overvoltage for a long time, it may not only shorten the life of the discharge lamp but also cause failure of the discharge lamp. Therefore, the ballast is required to protect the discharge lamp against overvoltage.
둘째는, 무부하보호 기능이다. 방전등의 고장 등으로 인한 방전등 교체를 위해 안정기의 출력단자로부터 방전등을 제거한 상태가 있을 수 있다. 이와 같은 경우에도 안정기가 정상적으로 작동을 하면 위 안정기의 출력단자에는 방전등에 공급되는 구동전압이 그대로 걸리게 된다. 이와 같이 무부하상태에서도 안정기의 출력단자에 고전압이 걸기게 되면, 방전등을 갈아끼우는 과정에서 작업자의 안전사고가 발생할 수 있다. 따라서 안정기는 무부하상태를 인지하여 출력단자에 전압이 걸리지 않도록 하는 보호기능을 구비할 필요가 있다.Second is the no-load protection function. The discharge lamp may be removed from the output terminal of the ballast to replace the discharge lamp due to a failure of the discharge lamp. Even in this case, if the ballast operates normally, the output voltage of the ballast is applied to the driving voltage supplied to the discharge lamp. As such, when a high voltage is applied to the output terminal of the ballast even under no load, a safety accident may occur in the process of replacing a discharge lamp. Therefore, the ballast needs to be provided with a protection function that recognizes a no-load state and prevents voltage from being applied to the output terminal.
세 번째는 구동전력의 안정적인 공급기능이다. 동일한 정격사양을 갖는 방전등이라 하더라도 제작사에 따라 실제의 특성은 차이가 나는 경우가 있다. 또한, 제작당시에는 정격특성이 우수한 방전등이라 하더라도 계속적인 사용으로 인해 노후화된다. 제작특성상의 편차나 사용에 의한 노화 기타 운전환경 등의 원인에 의해 동일한 안정기를 사용하더라도 방전등에 따라서는 인가되는 구동전력에 편차가 있을 수 있다. 따라서, 안정기는 부하특성이나 운전조건에 영향을 크게 받지 않고 안정적인 구동전력을 방전등에 제공할 수 있는 기능을 구비할 필요가 있다Third is the stable supply of drive power. Even in the case of discharge lamps having the same rated specifications, the actual characteristics may differ depending on the manufacturer. In addition, at the time of manufacture, even if the discharge lamp having excellent rated characteristics, it ages due to continued use. Even if the same ballast is used due to deviations in manufacturing characteristics, aging due to use, or operation conditions, there may be a deviation in the driving power applied depending on the discharge lamp. Therefore, the ballast must be provided with a function capable of providing stable driving power to the discharge lamp without being greatly influenced by the load characteristics or operating conditions.
이상과 같은 요구에 부응하기 위하여, 본 발명은 고휘도 고출력 방전등을 구동하는 데 필요한 고전력을 고역률로 공급할 수 있으며, 과전압보호 및 무부하보호 기능을 구비하는 전자식 안정기 회로를 제공함을 제1의 목적으로 한다.In order to meet the above requirements, it is a first object of the present invention to provide an electronic ballast circuit capable of supplying high power required for driving high-brightness high-output discharge lamps and having overvoltage protection and no-load protection. .
본 발명은 방전등에 공급되는 구동전력을 안정적으로 제어할 수 있는 기능을 더 구비하는 전자식 안정기 회로를 제공함을 제2의 목적으로 한다.It is a second object of the present invention to provide an electronic ballast circuit further having a function of stably controlling the driving power supplied to the discharge lamp.
도 1은 보호회로를 구비한 본 발명의 방전램프용 전자식 안정기의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an electronic ballast for a discharge lamp of the present invention having a protection circuit.
도 2는 본 발명의 주요구성부인 보호회로의 상세구성을 도시한 블럭도이다.2 is a block diagram showing a detailed configuration of a protection circuit which is a main component of the present invention.
도 3a는 본 발명의 전자식 안정기를 구성하는 EMI필터 및 서지보호회로, 정류부, 그리고 PWM IC회로부의 상세회로도이다.3A is a detailed circuit diagram of an EMI filter, a surge protection circuit, a rectifier, and a PWM IC circuit of the electronic ballast of the present invention.
도 3b는 본 발명의 전자식 안정기를 구성하는 충전부, 고주파구동부 및 보호회로부의 상세회로도이다.3B is a detailed circuit diagram of a charging unit, a high frequency driving unit, and a protection circuit unit constituting the electronic ballast of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
20: EMI필터 및 서지보호회로 30: 정류부20: EMI filter and surge protection circuit 30: rectifier
40: PWM IC회로부 45: 충전부40: PWM IC circuit section 45: charging section
50: 고주파구동부 60: 방전등50: high frequency drive 60: discharge lamp
70: 보호회로부 72: 2배압 정류부70: protection circuit section 72: double-pressure rectifier
74: 스위칭 제어부 76: 출력안정부74: switching controller 76: output stability
78: 스위칭부78: switching unit
상기 제1의 목적을 달성하기 위하여, 교류입력전압을 직류전압으로 정류하기 위한 정류부; 상기 정류부의 정류전압을 펄스폭변조(PWM) 방식으로 변조하여 역률이 개선된 PWM출력전압을 생성하기 위한 PWM IC 회로부; 상기 PWM IC회로부의 PWM 출력전압을 충전하기 위한 충전부; 상기 충전부로부터 제공되는 시동전압에 의해 동작개시하여, 고주파 스위칭동작을 반복하므로써 상기 충전부의 충전전압을 교대로 방전시키고, 상기 방전에 의해 전달되는 에너지를 이용하여 공진을 일으키면서 방전등에 구동전력을 제공하는 고주파 구동부; 및 상기 고주파구동부가 상기 방전등에 제공하는 구동전압을 검출하고, 상기 검출결과 상기 방전등이 상기 고주파구동부에 연결되지 않은 무부하상태인 때 혹은 상기 구동전압이 상기 방전등에 손상을 입힐 수 있는 한계전압을 초과할 때 상기 PWM IC회로부와 상기 고주파 구동부를 셧다운시키는 보호기능을 갖는 보호회로부를 구비함을 특징으로 하는 방전등용 전자식 안정기가 제공된다.A rectifying unit for rectifying an AC input voltage into a DC voltage in order to achieve the first object; A PWM IC circuit unit for generating a PWM output voltage with improved power factor by modulating the rectified voltage of the rectifier in a pulse width modulation (PWM) scheme; A charging unit for charging the PWM output voltage of the PWM IC circuit unit; The operation is started by the starting voltage provided from the charging unit, and the charging voltage of the charging unit is alternately discharged by repeating the high frequency switching operation, and driving power is provided to the discharge lamp while generating resonance by using the energy transferred by the discharge. A high frequency drive unit; And detecting a driving voltage provided by the high frequency driving unit to the discharge lamp, and the detection result is that the discharge lamp is in a no-load state not connected to the high frequency driving unit, or the driving voltage exceeds a threshold voltage that may damage the discharge lamp. An electronic ballast for a discharge lamp is provided, wherein the protection circuit unit has a protection function for shutting down the PWM IC circuit unit and the high frequency driving unit.
상기 상기 보호회로부는 상기 방전등의 입력단에 제공되는 구동전압을 변압하기 위한 변압기; 상기 변압기의 출력전압을 정류하여 직류고전압(VD)과 직류저전압(-VD)으로 출력하기 위한 정류부; 상기 방전등의 구동전압이 상기 한계전압을 초과하는 상태에 응답하여 스위칭제어신호를 생성하는 스위칭 제어부; 및 상기 스위칭제어신호에 응답하여, 상기 고주파구동부를 트리거시키기 위한 상기 충전부의 충전전압과 상기 고주파구동부내의 고주파스위칭 트랜지스터의 베이스전압 및 상기PWM IC회로부의 전원전압(VCC)을 상기 정류부의 저전압(-VD) 측으로 바이패싱시키므로써 상기 고주파구동부와 상기 PWM IC회로부를 셧다운시키는 스위칭부를 구비한다.The protection circuit unit is a transformer for transforming the driving voltage provided to the input terminal of the discharge lamp; A rectifier for rectifying the output voltage of the transformer and outputting the DC high voltage (V D ) and the DC low voltage (-V D ); A switching controller configured to generate a switching control signal in response to a state in which a driving voltage of the discharge lamp exceeds the threshold voltage; And in response to the switching control signal, a charging voltage of the charging unit for triggering the high frequency driving unit, a base voltage of the high frequency switching transistor in the high frequency driving unit, and a power supply voltage V CC of the PWM IC circuit unit. And a switching unit for shutting down the high frequency driving unit and the PWM IC circuit unit by bypassing to -V D ) side.
상기 제2의 목적을 달성하기 위해, 상기 보호회로부는 상기 구동전압의 변화량을 상기 PWM IC회로부에 피드백하여 상기 방전등에 제공되는 전력이 일정하게 유지되도록 상기 방전등에 제공되는 전류량을 제어하는 기능을 더 구비한다. 이 기능은 상기 정류부의 출력전압을 분압하고 분압된 전압을 상기 PWM IC회로부에 피드백하므로써, 상기 PWM IC회로부가 상기 방전등의 입력전압의 변화를 상쇄시키도록 상기 방전등의 입력전류를 제어를 하여 상기 방전등의 전력이 거의 일정하게 유지되도록 하는 출력안정부를 상기 보호회로가 더 구비하므로써 달성된다.In order to achieve the second object, the protection circuit further feeds a change amount of the driving voltage into the PWM IC circuit to control the amount of current provided to the discharge lamp so that the power supplied to the discharge lamp is kept constant. Equipped. This function divides the output voltage of the rectifying part and feeds the divided voltage back to the PWM IC circuit part so that the PWM IC circuit part controls the input current of the discharge lamp so as to cancel the change in the input voltage of the discharge lamp, thereby discharging the discharge lamp. The protection circuit is further provided with an output stabilizer to keep the power of approximately constant.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 방전램프용 전자식 안정기의 구성을 도시한다. 도 1을 참조하면, 안정기는 EMI필터/서지보호부(20), 정류부(30), PWM IC회로부(40), 충전부(45), 고주파구동부(50)를 기본적으로 구비한다. 나아가, 안정기는 고주파구동부(50)의 출력단자로부터 방전등(60)에 제공하는 구동전압을 추출하여 PWM IC회로부(40), 충전부(45) 및 고주파구동부(50)를 제어하는 보호회로부(70)를 더 구비한다.1 shows the configuration of an electronic ballast for a discharge lamp of the present invention. Referring to FIG. 1, the ballast basically includes an EMI filter / surge protection unit 20, a rectifier 30, a PWM IC circuit unit 40, a charging unit 45, and a high frequency driving unit 50. Furthermore, the ballast extracts the driving voltage provided to the discharge lamp 60 from the output terminal of the high frequency driver 50 to control the PWM IC circuit unit 40, the charging unit 45 and the high frequency driver 50 to control the protection circuit unit 70 It is further provided.
도 2는 본 발명의 주요구성부인 보호회로(70)의 상세구성을 도시한 블럭도이다. 도 2를 참조하면 보호회로는 구동전압검출부(71), 2배압정류부(72), 스위칭제어부(74), 출력안정부(76) 및 스위칭부(78)를 포함한다.2 is a block diagram showing the detailed configuration of the protection circuit 70 which is a main component of the present invention. Referring to FIG. 2, the protection circuit includes a driving voltage detector 71, a double voltage rectifying unit 72, a switching controller 74, an output stabilizer 76, and a switching unit 78.
도 3a와 3b는 보호회로를 포함하는 전자식 안정기의 상세회로도 전체의 구성을 보여주는 도면이다. 구체적으로, 도 3a는 본 발명의 전자식 안정기를 구성하는 EMI필터/서지보호회로(20), 정류부(30), 그리고 PWM IC회로부(40)의 상세회로도이고, 도 3b는 충전부(45), 고주파구동부(50) 및 보호회로부(70)의 상세회로도이다.3A and 3B are views showing the configuration of a detailed circuit diagram of an electronic ballast including a protection circuit. Specifically, Figure 3a is a detailed circuit diagram of the EMI filter / surge protection circuit 20, the rectifier 30, and the PWM IC circuit unit 40 constituting the electronic ballast of the present invention, Figure 3b is a charging unit 45, high frequency Detailed circuit diagrams of the driving unit 50 and the protection circuit unit 70 are shown.
이들 도면을 참조하여 본 발명의 안정기 회로의 구성과 동작을 설명하기로 한다.The configuration and operation of the ballast circuit of the present invention will be described with reference to these drawings.
먼저, EMI필터/서지보호부(20)는 교류 입력전원에 포함된 고주파성분의 노이즈와 전자파를 제거하고 서지전압이 안정기로 유입되는 것을 차단하기 위한 회로로서, 이러한 기능을 하는 회로의 구성은 다양할 수 있으며 도 3a는 전원 입력단(IN1, IN2)에 병렬연결된 배리스터(V1), 퓨즈, 복수개의 캐패시터(C1F, C2F, C3F, C4F, C5F)와 변압기(T1F, T2F)로 구성되는 하나의 예를 도시한다.First, the EMI filter / surge protection unit 20 is a circuit for removing noise and electromagnetic waves of high frequency components included in an AC input power source and blocking surge voltage from flowing into the ballast. 3A is an example of a varistor (V1), a fuse, a plurality of capacitors (C1F, C2F, C3F, C4F, C5F) and a transformer (T1F, T2F) connected in parallel to the power input terminals (IN1, IN2) Shows.
정류부(30)는 EMI필터/서지보호부(20)를 통해 인가되는 교류 입력전압을 전파정류하여 정류된 직류전압을 출력하는 전파정류회로로서 4개의 다이오드로 구성된 전파정류브리지회로(DB)가 이용되며 전파정류파를 필터링하기 위한 캐패시터(C6)가 브리지회로(DB)의 출력단에 더 부가된다.The rectifier 30 is a full-wave rectifier circuit for outputting the rectified DC voltage by full-wave rectifying the AC input voltage applied through the EMI filter / surge protection unit 20 is used by the full-wave rectification bridge circuit (DB) consisting of four diodes A capacitor C6 for filtering the full-wave rectified wave is further added to the output terminal of the bridge circuit DB.
PWM IC회로부(40)는 정류부(30)의 정류전압을 펄스폭변조(PWM) 방식으로 변조하여 역률이 개선된 PWM 출력전압을 발생하기 위한 회로이다. PWM IC회로부(40)는 주요한 구성수단으로서 상기 정류부(30)의 출력전압을 PWM방식으로 스위칭 제어하기 위한 PWM IC칩(PWM IC1)과 그 보조회로(42)와, 상기 정류전압을 변압하여 상기 PWM IC칩(42)의 구동전압(Vcc)을 제공하기 위한 변압기(T3B), 상기 PWM IC칩(42)의 스위칭신호에 따라 스위칭동작을 하여 상기 변압기(T3B)의 1차측권선을 통해 전달되는 정류전압을 접지측으로 주기적으로 바이패싱시키므로써 다이오드(D2)를 통해 출력단자(e)로 전달되는 전류량을 제어하기 위한 전계효과트랜지스터(Q1)을 주요구성요소로 포함한다. 여기서 본 발명이 채용하는 PWM IC칩(PWM IC1)은, 예컨대, UNITRODE INTEGRATED CIRCUITS사에서 제작한 제품번호 UC3854인 부스터타입의 집적회로이다.The PWM IC circuit 40 is a circuit for generating a PWM output voltage with improved power factor by modulating the rectified voltage of the rectifier 30 in a pulse width modulation (PWM) method. The PWM IC circuit unit 40 is a main constituent means, and the PWM IC chip (PWM IC1), its auxiliary circuit 42, and the rectified voltage for controlling the switching of the output voltage of the rectifier 30 in a PWM manner, The transformer T3B for providing the driving voltage Vcc of the PWM IC chip 42 and the switching operation according to the switching signal of the PWM IC chip 42 are transferred through the primary side winding of the transformer T3B. The main component includes a field effect transistor (Q1) for controlling the amount of current delivered to the output terminal (e) through the diode (D2) by periodically bypassing the rectified voltage to the ground side. The PWM IC chip (PWM IC1) employed in the present invention is, for example, a booster type integrated circuit manufactured by UNITRODE INTEGRATED CIRCUITS.
PWM IC회로부(40)의 출력단자(e)에 나타나는 전압은 두 개의 전해캐패시터(C8E, C9E)의 충전전압에 의해 결정된다. 전해캐패시터(C8E, C9E) 각각에 걸리는 충전전압의 크기는 저항(R2, R3)의 크기에 따라 결정된다. 두 개의 전해캐패시터(C8E, C9E)를 충전시키는 전류는 다이오드(D1)을 통해 바로 전달되는 정류부(30)의 출력전류와 변압기(T3B)의 1차측과 다이오드(D2)를 통해 전달되는 PWM 전류가 된다.The voltage appearing at the output terminal e of the PWM IC circuit unit 40 is determined by the charging voltages of the two electrolytic capacitors C8E and C9E. The magnitude of the charging voltage applied to each of the electrolytic capacitors C8E and C9E is determined by the magnitudes of the resistors R2 and R3. The current charging the two electrolytic capacitors C8E and C9E includes the output current of the rectifier 30 directly transmitted through the diode D1 and the PWM current transmitted through the primary side of the transformer T3B and the diode D2. do.
한편, PWM IC회로부(40)의 출력전압의 크기는 저항(R4, R5)에 의해 검출되어 PWM IC칩(42)으로 피드백된다. 접지측으로부터의 이상전압이 PWM IC회로부(40)의 출력전압에 섞이는 것을 방지하기 위하여 다이오드(D3)와 캐패시터(C7)의 병렬회로가 더 부가된다. 캐패시터(C9)의 충전전압이 PWM IC칩(42)의 구동전압(Vcc)으로 제공된다. 캐패시터(C9)는 저항(R14)과 다이오드(D19)를 통해 제공되는 변압기(T3B)의 2차전압에 의해 충전된다.On the other hand, the magnitude of the output voltage of the PWM IC circuit unit 40 is detected by the resistors R4 and R5 and fed back to the PWM IC chip 42. In order to prevent the abnormal voltage from the ground side from mixing with the output voltage of the PWM IC circuit portion 40, a parallel circuit of the diode D3 and the capacitor C7 is further added. The charging voltage of the capacitor C9 is provided as the driving voltage Vcc of the PWM IC chip 42. Capacitor C9 is charged by the secondary voltage of transformer T3B provided via resistor R14 and diode D19.
충전부(45)는 PWM IC회로부(40)의 출력단자(e, f)에 연결된 직렬결합의 저항(R6)과 캐피시터(C10), 그리고 마찬가지로 PWM IC회로부(40)의 출력단자(e, f)에 연결된 직렬결합의 캐피시터(C11, C12)를 포함한다.The charging unit 45 is a resistor (R6) and capacitor (C10) of the series coupling connected to the output terminals (e, f) of the PWM IC circuit unit 40, and similarly the output terminals (e, f) of the PWM IC circuit unit 40 And capacitors C11 and C12 in series coupled to each other.
고주파구동부(50)는 충전부(45)로부터 제공되는 시동전압에 의해 동작개시하여, 고주파 스위칭동작을 반복하므로써 충전부(45)의 충전전압을 교대로 방전시키고, 상기 방전에 의해 전달되는 에너지를 이용하여 공진을 일으키면서 방전등(60)에 구동전력을 제공한다.The high frequency drive unit 50 starts operation by the starting voltage provided from the charging unit 45, alternately discharges the charging voltage of the charging unit 45 by repeating the high frequency switching operation, and uses the energy transferred by the discharge. The driving power is provided to the discharge lamp 60 while causing resonance.
고주파 구동부(50)는 충전부(45)의 두 개의 캐패시터(C11, C12)의 충전전압을 고주파수로 스위칭방전을 하여 방전등(60)에 교대로 인가하여 방전등(60)을 점등하기 위한 회로이다. 고주파 구동부(50)는 제 1 스위칭부(52), 제 2 스위칭부(54), 대역통과 필터부(56) 및 방전등 구동부(58)로 구성된다.The high frequency driving unit 50 is a circuit for turning on the discharge lamp 60 by alternately applying the charging voltages of the two capacitors C11 and C12 of the charging unit 45 to the discharge lamp 60 by switching discharge at a high frequency. The high frequency driver 50 includes a first switching unit 52, a second switching unit 54, a band pass filter unit 56, and a discharge lamp driving unit 58.
제1스위칭부(52)는 제1스위칭트랜지스터(Q3)와 제1스위칭트랜지스터(Q3)의 스위칭동작을 제어하기 위한 제1베이스구동회로(R10, R11, R12, D11, D12, D13, D14)를 포함한다. 상기 제1스위칭트랜지스터(Q3)는 대 전류 특성이 우수한 바이폴라트랜지스터로써 구성한다. 또한, 제1스위칭트랜지스터(Q3)의 에미터-콜렉터 사이에 프리휠링다이오드(D18)와 정전압유지를 위한 제너다이오드(D16, D17)를 더 포함한다. 특히, 제1스위칭부(52)는 제1스위칭트랜지스터(Q3)의 베이스단과 충전부의 캐피시터(C10) 사이에 제1스위칭부(52)의 트리거회로로서 다이액(DIAC1)과 다이오드(D15)를 더 구비한다.The first switching unit 52 is a first base driving circuit (R10, R11, R12, D11, D12, D13, D14) for controlling the switching operation of the first switching transistor (Q3) and the first switching transistor (Q3). It includes. The first switching transistor Q3 is configured as a bipolar transistor having excellent large current characteristics. The apparatus further includes a freewheeling diode D18 and zener diodes D16 and D17 for maintaining a constant voltage between the emitter and the collector of the first switching transistor Q3. In particular, the first switching unit 52 connects the die solution DIAC1 and the diode D15 as a trigger circuit of the first switching unit 52 between the base end of the first switching transistor Q3 and the capacitor C10 of the charging unit. It is further provided.
제2스위칭부(54)는 트리거회로를 포함하지 않는다는 점 이외에는 제1스위칭부(52)의 구성과 동일하다. 즉, 제2스위칭트랜지스터(Q2)와 제2스위칭트랜지스터(Q2)의 스위칭동작을 제어하기 위한 제2베이스구동회로(R7, R8 R9, D4, D5, D6, D7)를 포함한다. 또한, 제2스위칭트랜지스터(Q2)의 에미터-콜렉터 사이에 프리휠링다이오드(D10)와 정전압유지를 위한 제너다이오드(D8, D9)를 더 포함한다. 제2스위칭트랜지스터(Q2)도 역시 바이폴라트랜지스터를 이용하여 구성한다.The second switching unit 54 is the same as the configuration of the first switching unit 52 except that it does not include a trigger circuit. That is, it includes a second base driving circuit (R7, R8 R9, D4, D5, D6, D7) for controlling the switching operation of the second switching transistor (Q2) and the second switching transistor (Q2). The apparatus further includes a freewheeling diode D10 and zener diodes D8 and D9 for maintaining a constant voltage between the emitter and the collector of the second switching transistor Q2. The second switching transistor Q2 is also configured by using a bipolar transistor.
대역통과필터부(56)는 충전부(45)의 두 캐패시터(C11, C12)의 접속점에 연결된 캐패시터(C13)와, 캐패시터(C13)에 연결된 변압기(T5L)와, 상기 변압기(T5L)의 1, 2차측에 연결된 캐패시터(C14)와 한 쌍의 병렬연결 변압기(T4D)를 포함한다. 특히, 변압기(T4D)는 한쌍의 병렬연결 트랜지스터로 구성하여 제1스위칭트랜지스터(Q3)와 제2스위칭트랜지스터(Q2)로 에미터-콜렉터 전류를 공급함과 동시에 에미터-콜렉터 전류의 크기에 비례하는 베이스전류를 제1스위칭트랜지스터(Q3)와 제2스위칭트랜지스터(Q2)의 베이스로 각각 공급한다.The band pass filter 56 includes a capacitor C13 connected to a connection point of two capacitors C11 and C12 of the charging unit 45, a transformer T5L connected to the capacitor C13, and one of the transformers T5L. It includes a capacitor (C14) connected to the secondary side and a pair of parallel connection transformer (T4D). In particular, the transformer T4D is composed of a pair of parallel connected transistors to supply the emitter-collector current to the first switching transistor Q3 and the second switching transistor Q2 and at the same time proportional to the magnitude of the emitter-collector current. The base current is supplied to the bases of the first switching transistor Q3 and the second switching transistor Q2, respectively.
방전등 구동부(58)는 상기 제1 및 제2 스위칭부(52, 54)에 1,2차측이 연결된 변압기(T6P')와, 캐패시터(C13)에 병렬연결됨과 동시에 상기 변압기(T6P')와 상호 자기결합된 복수개의 변압기 (T6P, T7P)와, 상기 변압기(T6P)와 방전등(60) 사이에 개재되는 캐패시터(C15)를 포함한다.The discharge lamp driver 58 is connected to the transformer T6P 'connected to the first and second switching units 52 and 54 at the primary and secondary sides, and is connected to the capacitor C13 in parallel with the transformer T6P'. A plurality of magnetically coupled transformers T6P and T7P and a capacitor C15 interposed between the transformer T6P and the discharge lamp 60 are included.
안정기는 이와 같은 기본적인 구성에 보호회로(70)를 더 구비한다. 보호회로(70)는, 고주파구동부(50)가 방전등(60)에 제공하는 구동전압을 직접 입력신호로 추출하여 적절한 레벨의 전압으로 출력하는 구동전압 검출부(71)를 포함한다. 구동전압 검출부(71)는 방전등(60)의 구동전압을 1차전압으로 제공받아 소정의 전압을 2차전압으로 출력하는 변압기(T8S)로 구성할 수 있다.The ballast further includes a protection circuit 70 in this basic configuration. The protection circuit 70 includes a drive voltage detector 71 which extracts a drive voltage provided by the high frequency drive unit 50 to the discharge lamp 60 as an input signal and outputs the voltage at an appropriate level. The driving voltage detector 71 may be configured as a transformer T8S that receives the driving voltage of the discharge lamp 60 as the primary voltage and outputs a predetermined voltage as the secondary voltage.
보호회로(70)는 구동전압 검출부(71)의 교류 출력전압의 최대값의 거의 2배의 직류 출력전압을 얻기 위한 2배압정류부(voltage doubler rectifier circuit)(72)를 더 포함한다. 2배압정류부(72)는 두 개의 정류 다이오드(D27, D28)와 두 개의 필터회로(R29, R30, C27)(R31, R32, C28)를 포함한다. 즉, 2배압정류부(72)는 변압기(T8S)의 2차측 전압을 정류하여 두 가지의 출력전압 즉, 고전압(VD)과 저전압(-VD)을 생성한다.The protection circuit 70 further includes a voltage doubler rectifier circuit 72 for obtaining a DC output voltage nearly twice the maximum value of the AC output voltage of the drive voltage detector 71. The double voltage rectifying unit 72 includes two rectifying diodes D27 and D28 and two filter circuits R29, R30, and C27 (R31, R32, and C28). That is, the double voltage rectifying unit 72 rectifies the secondary voltage of the transformer T8S to generate two output voltages, that is, high voltage V D and low voltage V- D .
또한, 보호회로부(70)는 안정적인 구동전력이 방전등(60)에 공급될 수 있도록 하기 위해, 방전등(60)의 구동전압의 레벨 변화를 항상적으로 PWM IC회로부(40)로 피드백해주는 출력안정부(76)를 더 포함한다. 출력안정부(76)는 2배압정류부(72)의 고전압(VD)측과 PWM IC회로부(40)의 피드백저항(R4, R5)의 공통점 사이에 직렬연결된 저항(R35)과 다이오드(D31)를 포함한다. 아울러, 출력안정부(76)는 상기 저항(R35)과 다이오드(D31)의 연결점과 접지 사이에는 병렬연결된 저항(R37), 제너다이오드(D29) 및 캐패시터(C31E)를 더 포함한다.In addition, the protection circuit unit 70 outputs the feedback to the PWM IC circuit unit 40 is always fed back the level change of the drive voltage of the discharge lamp 60, so that the stable driving power can be supplied to the discharge lamp (60) (76) is further included. The output stabilizer 76 includes a resistor R35 and a diode D31 connected in series between the high voltage V D side of the double voltage rectifying unit 72 and the common point of the feedback resistors R4 and R5 of the PWM IC circuit unit 40. It includes. In addition, the output stabilizer 76 further includes a resistor R37, a Zener diode D29, and a capacitor C31E connected in parallel between the connection point of the resistor R35 and the diode D31 and the ground.
보호회로(70)는 또한, 무부하보호나 과전압보호를 위해 스위칭제어부(74)와 스위칭부(78)를 더 구비한다.The protection circuit 70 further includes a switching control unit 74 and a switching unit 78 for no-load protection or overvoltage protection.
스위칭제어부(74)는 2배압 정류부(72)의 고전압(VD)측과 스위칭부(78)의 전계효과트랜지스터(Q4)의 게이트 사이에 직렬연결된 저항(R33)과 다이액(DIAC2)을포함한다. 나아가, 스위칭제어부(74)는 다이액(DIAC2)의 양단에 저항(R34)과 캐패시터(C29E)로 구성되는 RC회로와, 저항(R36)과 캐패시터(C30E)로 구성되는 또 다른 RC회로를 더 포함한다.The switching controller 74 includes a resistor R33 and a diac DIAC2 connected in series between the high voltage V D side of the double voltage rectifying unit 72 and the gate of the field effect transistor Q4 of the switching unit 78. do. Further, the switching controller 74 further includes an RC circuit composed of a resistor R34 and a capacitor C29E at both ends of the die solution DIAC2, and another RC circuit composed of a resistor R36 and a capacitor C30E. Include.
스위칭부(78)는 전계효과트랜지스터(Q4)와 3개의 다이오드(D30, D32, D33)를 포함한다. 다이오드(D30)는 충전부(45)의 캐패시터(C10)와 제1스위칭부(52)의 트리거회로인 다이액(DIAC1)의 연결점과 전계효과트랜지스터(Q4) 사이에 연결된다. 다이오드(D32)는 PWM IC칩(PWM IC1)에 구동전원(Vcc)을 제공해주는 캐패시터(C11)와 전계효과트랜지스터(Q4) 사이에 연결된다. 다이오드(D33)는 제1스위칭부(52)의 제1스위칭트랜지스터(Q3)의 베이스단과 전계효과트랜지스터(Q4) 사이에 연결된다.The switching unit 78 includes a field effect transistor Q4 and three diodes D30, D32, and D33. The diode D30 is connected between the capacitor C10 of the charging unit 45 and the connection point of the diac DIAC1, which is a trigger circuit of the first switching unit 52, and the field effect transistor Q4. The diode D32 is connected between the capacitor C11 and the field effect transistor Q4 which provide the driving power supply Vcc to the PWM IC chip PWM IC1. The diode D33 is connected between the base end of the first switching transistor Q3 of the first switching unit 52 and the field effect transistor Q4.
위와 같은 구성을 갖는 안정기회로의 동작에 관하여 이하에서 설명한다.The operation of the ballast circuit having the above configuration will be described below.
방전램프(60)가 점등될 때 고주파 성분 및 노이즈 성분의 전압이 발생되어 안정기회로에 흐르게 되는 데, EMI필터/서지보호회로(20)는 이러한 점등 노이즈 성분을 차단하여 전원입력부(10)로 전파되어 나가는 것을 방지한다. 나아가, 교류 입력전압이 과전압으로 인가되면 퓨우즈(F1)에 의해 차단되며, 퓨우즈(F1)를 통과하는 정도의 외부 노이즈는 LC필터회로에 의해 차단되어 안정기회로 안으로 유입되지 못하게 된다. 즉, EMI필터/서지보호회로(20)는 외부 전원측과 후단의 안정기회로를 서로 분리하여 안정기회로의 안정적인 동작을 보장해준다.When the discharge lamp 60 is turned on, high frequency components and noise components generate voltage and flow to the ballast circuit. The EMI filter / surge protection circuit 20 blocks the lighting noise components and propagates to the power input unit 10. Prevent it from going out. Furthermore, when the AC input voltage is applied to the overvoltage, it is blocked by the fuse F1, and the external noise of the degree passing through the fuse F1 is blocked by the LC filter circuit and cannot be introduced into the ballast circuit. That is, the EMI filter / surge protection circuit 20 ensures stable operation of the ballast circuit by separating the ballast circuit of the external power side and the rear stage from each other.
필터부(20)를 통해 인가되는 교류 입력전원은 정류부(30)에 의해 전파정류되어 맥류로 출력된다. 이때, 전파정류된 맥류 출력에 포함된 고주파성분은캐패시터(C6)에 의해 흡수된다.AC input power applied through the filter unit 20 is full-wave rectified by the rectifying unit 30 is output as a pulse. At this time, the high frequency component included in the full-wave rectified pulse flow output is absorbed by the capacitor C6.
정류부(30)로부터 정류전압을 제공받는 PWM IC회로부(40)는 우선, 변압기(T3B), 저항(R14), 다이오드(D19) 및 캐패시터(C9)를 통해 PWM IC칩(PWM IC1)의 전원전압(Vcc)을 제공한다. 또한, 전원전압(Vcc)에 의해 동작을 개시한 PWM IC칩(PWM IC)은 전계효과 트랜지스터(Q1)의 게이트에 트리거신호를 고주파수로 제공한다. 이에 의해 전계효과 트랜지스터(Q1)는 고주파수로 스위칭발진을 한다. 전계효과 트랜지스터(Q1)는 스위칭발진을 하면서 진폭이 약 450[V] 정도의 구형파를 생성하고 이 구형파들은 전해캐패시터(C8E, C9E)를 충전시킨다. 특히, 전계효과 트랜지스터(Q1)가 온일 때에는 변압기(T3B)의 1차측의 최대전압(약 400[V])에 비해 전계효과트랜지스터(Q1)의 구형파의 전위(약 450[V])가 높으므로 변압기(T3B)로부터 전해 캐패시터(C8E, C9E)로의 에너지전달이 이루어지지 않는다. 그러나, 전계효과 트랜지스터(Q1)가 오프일 때에는 전계효과 트랜지스터(Q1)는 변압기(T3B)로부터 전해 캐패시터(C8E, C9E)로의 에너지 전달을 방해하지 않으므로 전해 캐패시터(C8E, C9E)는 변압기(T3B)의 전달에너지에 의해 충전된다. 전해 캐패시터(C8E, C9E)에 충전된 승압된 직류전압은 고주파 구동부(50)의 전원전압으로 제공된다. 또한, 방전등(60)이 최초 시동될 때에는 변압기(T3B)에 큰 전류가 흐르게 되는데, 이 전류가 그대로 전계효과 트랜지스터(Q1)에 전달되면 손상을 입을 염려가 있다. 이 점을 고려하여, 변압기(T3B)에서 전해캐패시터(C8E, C9E)로의 에너지 전달은 방전등(60)의 정상구동중에는 다이오드(D2)를 거치고, 초기 시동시에는 다이오드(D1)를 경유한다. 저항(R2, R3)은 주전원스위치(비도시)를 오프한 경우 전해캐패시터(C8E, C9E)의 잔류전하를 방전시키므로써 잔류전하로 인한 소자손상을 방지해준다. 저항(R4, R5)과 저항(R1)은 PWM IC회로부(40)에서 충전부(45)와 고주파구동부(50)로 공급되는 전압의 크기와 전류량을 검출하기 위한 센싱저항으로 제공된다.The PWM IC circuit unit 40, which receives the rectified voltage from the rectifying unit 30, first supplies the power supply voltage of the PWM IC chip PWM IC1 through the transformer T3B, resistor R14, diode D19, and capacitor C9. Provide (Vcc). In addition, the PWM IC chip (PWM IC), which starts operation by the power supply voltage Vcc, provides a trigger signal at a high frequency to the gate of the field effect transistor Q1. As a result, the field effect transistor Q1 switches and oscillates at a high frequency. The field effect transistor Q1 generates a square wave having an amplitude of about 450 [V] while switching oscillation, and these square waves charge the electrolytic capacitors C8E and C9E. In particular, when the field effect transistor Q1 is on, the potential of the square wave of the field effect transistor Q1 (about 450 [V]) is higher than the maximum voltage (about 400 [V]) of the primary side of the transformer T3B. Energy transfer from the transformer T3B to the electrolytic capacitors C8E and C9E does not occur. However, when the field effect transistor Q1 is off, the field effect transistor Q1 does not interfere with the transfer of energy from the transformer T3B to the electrolytic capacitors C8E and C9E, so that the electrolytic capacitors C8E and C9E are transformers T3B. It is charged by the transfer energy of. The boosted DC voltage charged in the electrolytic capacitors C8E and C9E is provided as a power supply voltage of the high frequency driving unit 50. In addition, when the discharge lamp 60 is initially started, a large current flows in the transformer T3B. If the current is directly transmitted to the field effect transistor Q1, damage may occur. In consideration of this point, the energy transfer from the transformer T3B to the electrolytic capacitors C8E and C9E passes through the diode D2 during the normal operation of the discharge lamp 60 and via the diode D1 at initial startup. The resistors R2 and R3 discharge residual charges of the electrolytic capacitors C8E and C9E when the main power switch (not shown) is turned off, thereby preventing device damage due to the residual charges. The resistors R4 and R5 and the resistor R1 are provided as sensing resistors for detecting the magnitude and the amount of current supplied from the PWM IC circuit unit 40 to the charging unit 45 and the high frequency driving unit 50.
정류부(30)는 커패시터(C6)의 전압이 브리지회로(DB)의 정류전압보다 낮은 경우에만 전류를 흐르게 하므로 직류전압의 리플이 작을수록 전류가 흐르는 시간이 짧아져 역률이 감소한다. 그러나 부스터회로 방식의 역률개선용 PWM IC회로부(40)를 정류부(30)와 함께 사용하면 부하에 전류가 흐르지 않는 동안 트랜지스터(Q1)를 사용하여 전류를 흘리며 이 때 변압기(T3B)의 코일권선에 에너지를 저장하게 된다. 저장된 에너지는 부하에서 전류가 필요할 때 전원에서 직접 공급되는 전류에 부가되어 공급된다. 따라서 PWM IC회로부(40)를 사용하면 입력에서 전류가 계속 공급되게 되어 역률이 전체적으로 증가한다.The rectifier 30 flows the current only when the voltage of the capacitor C6 is lower than the rectified voltage of the bridge circuit DB. Therefore, the shorter the ripple of the DC voltage, the shorter the current flow time, and thus the power factor decreases. However, if the booster circuit type power factor correction PWM IC circuit portion 40 is used together with the rectifier 30, the current flows using the transistor Q1 while no current flows to the load, and at this time, the coil winding of the transformer T3B To store energy. The stored energy is supplied in addition to the current supplied directly from the power source when current is required at the load. Therefore, when the PWM IC circuit unit 40 is used, current is continuously supplied from the input, thereby increasing the power factor as a whole.
충전부(45)의 캐패시터들(C10, C11, C12)은 단자(e')를 통해 제공되는 PWM IC회로부(40)의 PWM 출력전압에 의해 충전된다. 캐패시터(C10)는 제1스위칭부(52)의 동작을 트리거시키기 위한 시동전압을 충전한다. 동일한 정전용량을 갖는 캐패시터(C11, C12)는 동일한 전압을 충전하고, 제1스위칭부(52)와 제2스위칭부(54)의 스위칭동작에 따라 교대로 방전한다.The capacitors C10, C11, and C12 of the charging unit 45 are charged by the PWM output voltage of the PWM IC circuit unit 40 provided through the terminal e '. The capacitor C10 charges the starting voltage for triggering the operation of the first switching unit 52. Capacitors C11 and C12 having the same capacitance charge the same voltage and discharge alternately according to the switching operation of the first switching portion 52 and the second switching portion 54.
고주파 구동부(50)는 PWM IC회로부(40)와 충전부(40)를 통해 제공되는 승압된 전원을 하프-브릿지(half-bridge) 방식으로 방전등(60)에 공급하여 방전등을 구동시킨다. 특히, 하프-브릿지 방식으로 결합된 바이폴라 트랜지스터(Q2, Q3)의 베이스측에 변압기(T4D)를 부가하여 베이스전류를 크게 해주므로써 고휘도 고출력 방전등의 구동을 가능하게 하는 방식을 취한다.The high frequency driving unit 50 supplies the boosted power supplied through the PWM IC circuit unit 40 and the charging unit 40 to the discharge lamp 60 in a half-bridge manner to drive the discharge lamp. In particular, a transformer T4D is added to the base side of the half-bridge coupled bipolar transistors Q2 and Q3 to increase the base current, thereby enabling driving of high-brightness high-output discharge lamps.
구체적으로 설명하면 다음과 같다. 캐패시터(C10)의 충전전압의 전위는 방전등(60)의 점등전에는 시간의 경과에 따라 삼각파형의 형태로 서서히 증가하는데, 그 레벨이 다이액(DIAC1)의 도통전압에 이르면 다이액(DIAC1)이 도통하여 캐패시터(C10)는 트랜지스터(Q3)의 베이스로 베이스전류를 공급하여 트랜지스터(Q3)를 턴온시킨다. 트랜지스터(Q3)가 턴온되면 캐패시터(C12)의 충전전압이 방전등구동부(58), 대역통과필터부(56) 및 트랜지스터(Q3)를 통해 방전하면서 방전등구동부(58)의 변압기(T6P, T7P)를 통해 방전등(60)에 구동전력을 제공한다.Specifically, it is as follows. The potential of the charging voltage of the capacitor C10 gradually increases in the form of a triangular waveform with the passage of time before the discharge lamp 60 is turned on. When the level reaches the conduction voltage of the die solution DIAC1, the die solution DIAC1 is discharged. In turn, capacitor C10 supplies a base current to the base of transistor Q3 to turn on transistor Q3. When the transistor Q3 is turned on, the charging voltage of the capacitor C12 is discharged through the discharge lamp driver 58, the band pass filter 56, and the transistor Q3, and the transformers T6P and T7P of the discharge lamp driver 58 are discharged. Provides driving power to the discharge lamp 60 through.
트랜지스터(Q3)에 베이스전류를 공급한 캐패시터(C10)는 그 전위가 다시 떨어져 다이액(DIAC1)의 도통전압 이하로 내려가면 트랜지스터(Q3)는 턴오프된다. 트랜지스터(Q3)가 오프될 때 베이스단의 잔류전하는 다이오드(D11)와 저항(R10, R11)을 통해 순간적으로 소모되므로써 트랜지스터(Q3)의 턴오프 시간이 단축된다. 제너다이오드(D16, D17)은 트랜지스터(Q3)에 걸리는 전압을 일정하게 유지시켜주며, 다이오드(D18)는 트랜지스터(Q3)가 오프될 때 변압기(T4D)에 저장된 에너지에 의해 방출되는 역방향전류를 흘려준다.When the potential of the capacitor C10 supplying the base current to the transistor Q3 drops again and falls below the conduction voltage of the die solution DIAC1, the transistor Q3 is turned off. When the transistor Q3 is turned off, the remaining charge at the base end is instantaneously consumed through the diode D11 and the resistors R10 and R11, thereby shortening the turn-off time of the transistor Q3. Zener diodes D16 and D17 maintain a constant voltage across transistor Q3, while diode D18 flows a reverse current emitted by energy stored in transformer T4D when transistor Q3 is turned off. give.
한편, 트랜지스터(Q3)가 턴오프되면 변압기(T4D)에는 유도전류가 야기되고 이 유도전류는 저항(R9)과 다이오드(D6)를 통해 제2스위칭부(54)의 트랜지스터(Q2)의 베이스 구동전류로 제공된다. 베이스 구동전류를 제공받은 트랜지스터(Q2)가 턴온되고, 그 결과 충전부(45)의 캐패시터(C11)의 충전전압이 트랜지스터(Q2), 대역통과필터부(56) 및 방전등구동부(58)을 통해 방전하면서 변압기(T6P, T7P)를 통해방전등(60)에 구동전력을 공급하게 된다.On the other hand, when the transistor Q3 is turned off, an induced current is induced in the transformer T4D, and the induced current is driven by the base of the transistor Q2 of the second switching unit 54 through the resistor R9 and the diode D6. Provided by current. The transistor Q2 receiving the base driving current is turned on, and as a result, the charging voltage of the capacitor C11 of the charging unit 45 discharges through the transistor Q2, the band pass filter unit 56, and the discharge lamp driving unit 58. While supplying the driving power to the discharge lamp 60 through the transformer (T6P, T7P).
변압기(T4D)가 베이스 구동전류를 더 이상 공급하지 않으면 트랜지스터(Q2)는 턴오프되고 이제는 역으로 변압기(T4D)가 트랜지스터(Q3)에 베이스구동전류를 공급하게 된다. 이와 같이 캐패시터(C11, C12)가 트랜지스터(Q2, Q3)의 온/오프 스위칭 동작에 응동하여 충방전을 주기적으로 반복하고, 이러한 충방전 동작과정에서 방전등구동부(58)의 변압기(T6P, T7P)를 통해 방전등(60)으로 구동전력을 공급한다. 한편, 이와 같은 방전으로 인하여 캐패시터(C11, C12)의 전위가 낮아지면 다시 전해 캐패시터(C8E, C9E)로부터 에너지를 전달받아 재충전된다. 특히 변압기(T4D)는 1차측과 2차측을 각각 두 개의 권선으로 구성하고, 1차측의 두 권선 중 하나는 트랜지스터(Q3)의 컬렉터-에미터 전류를 공급하고 다른 하나는 베이스 구동전류를 공급하며, 2차측의 두 권선 중 하나는 트랜지스터(Q2)의 컬렉터-에미터 전류를 공급하고 다른 하나는 베이스 구동전류를 공급하도록 구성된다. 이와 같이 두 개의 트랜지스터(Q3, Q2)의 베이스단에 변압기(T4D)의 권선이 부가되므로 트랜지스터(Q3, Q2)의 베이스에는 많은 전류가 공급될 수 있고 그 결과 트랜지스터(Q3, Q2)는 많은 량의 콜렉터-에미터 전류를 흘릴 수 있다. 그 결과 방전등(60)에도 많은 양의 구동전력을 공급하는 것이 가능해진다.When the transformer T4D no longer supplies the base driving current, the transistor Q2 is turned off and now the transformer T4D supplies the base driving current to the transistor Q3. As described above, the capacitors C11 and C12 respond to the on / off switching operations of the transistors Q2 and Q3 and repeat the charging and discharging periodically, and during the charging and discharging operation, the transformers T6P and T7P of the discharge lamp driver 58. Supplying driving power to the discharge lamp 60 through. On the other hand, when the potential of the capacitors C11 and C12 is lowered due to such discharge, energy is recharged from the electrolytic capacitors C8E and C9E again. In particular, the transformer (T4D) consists of two windings on the primary side and the secondary side, one of the two windings on the primary side supplies the collector-emitter current of the transistor Q3, and the other the base driving current. One of the two windings on the secondary side is configured to supply the collector-emitter current of transistor Q2 and the other to supply the base drive current. As such, since the windings of the transformer T4D are added to the base ends of the two transistors Q3 and Q2, a large amount of current can be supplied to the bases of the transistors Q3 and Q2, and as a result, the transistors Q3 and Q2 have a large amount. Collector-emitter current can flow. As a result, a large amount of driving power can also be supplied to the discharge lamp 60.
두 개의 스위칭부(52, 54)가 고주파로 스위칭하는 과정에서, 대역통과 필터부(56)는 제1스위칭부(52)와 제2스위칭부(54)에 흐르는 전류중 기본 주파수 성분만을 선택하여 방전등구동부(58)의 변압기들에 공급하기 위한 대역통과필터의 역할을 한다.In the process of switching the two switching units 52 and 54 at a high frequency, the bandpass filter unit 56 selects only the fundamental frequency component of the current flowing through the first switching unit 52 and the second switching unit 54. It serves as a band pass filter for supplying the transformers of the discharge lamp driver 58.
방전등구동부(58)의 변압기들(T6P, T6P', T7P)는 1,2차 권선비가 크게 제작되어 1차측에 흐르는 저전압 대전류를 고전압 저전류로 변환하여 2차측으로 출력하여 방전등(60)에 제공한다.Transformers T6P, T6P ', and T7P of the discharge lamp driver 58 have large primary and secondary winding ratios, and convert the low voltage large current flowing to the primary side into a high voltage low current to output to the secondary side to provide to the discharge lamp 60. do.
정리하면, 제1스위칭부(52)와 제2스위칭부(54)는 하프-브릿지방식으로 결합되어 고주파수로 스위칭동작을 반복하고, 이러한 고주파 스위칭을 통해 충전부(45)의 캐패시터(C11, C12)의 충전에너지는 방전등 구동부(58)에 의해 방전등(60)의 구동전력으로 공급된다. 여기서, 제1스위칭부(52)와 제2스위칭부(54)의 고주파 스위칭동작시 변압기(T6P, T6P', T7P)에 유기되는 유도전압의 극성은 교대로 바뀌는데, 캐패시터(C13)는 충방전을 주기적으로 반복하면서 유도전압의 극성변경 과정에서 나타나는 변압기(T6P, T6P', T7P)의 전력손실을 줄여주므로써 에너지전달의 효율을 높여준다. 캐패시터(C15)는 변압기(T6P, T6P', T7P)로부터 방전등(60)으로 전달되는 구동전류를 제한하여 과전류 인가에 의한 방전등(60)의 전류충격을 감소시켜준다.In summary, the first switching unit 52 and the second switching unit 54 are coupled in a half-bridge manner to repeat the switching operation at a high frequency, and the capacitors C11 and C12 of the charging unit 45 through the high frequency switching. The charging energy is supplied to the driving power of the discharge lamp 60 by the discharge lamp driver 58. Here, in the high frequency switching operation of the first switching unit 52 and the second switching unit 54, the polarities of the induced voltages induced in the transformers T6P, T6P ', and T7P are alternately changed, and the capacitor C13 is charged and discharged. Iteratively repeats to reduce the power loss of the transformer (T6P, T6P ', T7P) appearing in the process of changing the polarity of the induced voltage, thereby improving the efficiency of energy transfer. Capacitor C15 limits the drive current transmitted from transformers T6P, T6P ', and T7P to discharge lamp 60 to reduce the current impact of discharge lamp 60 due to overcurrent application.
이상은 보호회로(70)가 작동하지 않는 상태에서의 안정기의 각 부의 기본적인 동작을 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 주요구성부인 보호회로(70)의 작용에 대하여 설명하기로 한다.The above has described the basic operation of each part of the ballast in the state where the protection circuit 70 does not operate. Hereinafter, the operation of the protection circuit 70 which is a main component of the present invention will be described.
I) 무부하상태에서의 보호회로(70)의 작용I) Operation of the Protection Circuit 70 in No Load State
무부하상태란 방전등(60)이 방전등구동부(58)의 출력단(out1, out2)에 결합되지 않은 상태를 의미한다. 이 상태에서 보호회로(70)가 작용하지 않으면, 방전등구동부(58)의 출력단(out1, out2)에는 고전압이 걸리게 된다. 출력단(out1, out2)의 고전압은 방전등(60)을 새로 갈아끼울 때 작업자에게 전기적인 쇼크를 줄 수 있다. 따라서, 무부하상태에서는 출력단(out1, out2)에는 고전압이 걸리지 않도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 보호회로(70)는 이와 같은 무부하상태를 감지하여 출력단(out1, out2)에 고전압이 걸리지 않도록 작용한다. 이를 위해 스위칭제어부(74)와 스위칭부(78)가 주요한 작용을 한다.The no-load state means a state in which the discharge lamp 60 is not coupled to the output terminals out1 and out2 of the discharge lamp driver 58. When the protection circuit 70 does not act in this state, high voltage is applied to the output terminals out1 and out2 of the discharge lamp driver 58. The high voltage at the output terminals out1 and out2 may cause electrical shock to the worker when the discharge lamp 60 is replaced. Therefore, it is preferable that the high voltage is not applied to the output terminals out1 and out2 in the no-load state. Therefore, the protection circuit 70 detects such a no-load state and acts so that a high voltage is not applied to the output terminals out1 and out2. To this end, the switching control unit 74 and the switching unit 78 plays a major role.
방전등(60)이 출력단(out1, out2)으로부터 제거되면, 출력단(out1, out2)에는 고전압이 걸린다. 이 고전압은 변압기(T8S)를 통해 2배압정류부(72)의 출력전압(VD, -VD)에도 그대로 반영된다. 2배압정류부(72)의 출력단에 나타난 고전압(VD)은 저항(R33)을 통해 캐패시터(C29E)를 충전시킨다. 캐패시터(C29E)가 충전완료되는 것은 저항(R34)와 캐패시터(C29E)의 시정수만큼 지연된 후이지만, 무부하시 2배압정류부(72)의 출력단에 나타나는 고전압(VD)은 상당히 높기 때문에 충전지연시간은 무시할 수 있을 정도로 짧다.When the discharge lamp 60 is removed from the output terminals out1 and out2, a high voltage is applied to the output terminals out1 and out2. This high voltage is also reflected in the output voltages V D and -V D of the double voltage rectifying unit 72 through the transformer T8S. The high voltage V D shown at the output terminal of the double voltage rectifying unit 72 charges the capacitor C29E through the resistor R33. The completion of charging of the capacitor C29E is after a delay by the time constants of the resistor R34 and the capacitor C29E, but the charge delay time since the high voltage V D appearing at the output terminal of the double voltage rectifying unit 72 at no load is considerably high. Is short enough to be ignored.
캐패시터(C29E)의 충전전압이 다이액(DIAC2)의 도통전압을 초과하면 2배압정류부(72)의 고전압(VD)과 캐패시터(C29E)의 충전전압은 캐패시터(C30E)를 충전시키면서 스위칭부(78)의 스위칭트랜지스터(Q4)를 턴온시킨다. 캐패시터(C30E)는 저항(R36)에 의한 일정한 시간지연을 경험하면서 충전된다. 방전으로 인해 캐패시터(C29E)의 전위가 다이액(DIAC2)의 도통전압 아래로 내려가면 다이액(DIAC2)은 오프된다. 그러나 캐패시터(C30E)의 정전용량을 매우 크게 하면 다이액(DIAC2)이 오프된 후 상당한 시간동안 캐패시터(C30E)의 충전전압에 의해 스위칭트랜지스터(Q4)는 온 상태를 그대로 유지한다. 계속된 방전에 캐패시터(C30E)의 충전전압이 어느 레벨이하로 내려가면 스위칭트랜지스터(Q4)는 턴오프된다. 그리고 다시 캐패시터(C29E)가 충전되면 다이액(DIAC2)의 도통과 캐패시터(C30E)의 충전, 그리고 스위칭트랜지스터(Q4)의 턴온이 일어난다. 이와 같이 스위칭 트랜지스터(Q4)는 온/오프를 반복하는데, 온타임은 다이액(DIAC2)의 전단의 RC회로(R33, R34, C29E)의 소자값에 의해 조절할 수 있고, 오프타임은 다이액(DIAC2)의 후단의 RC회로(R36, C30E)의 소자값으로 조절할 수 있다. 무부하보호를 위해 스위칭트랜지스터(Q4)의 온타임은 아주 짧게(예컨대 0.5초 이내로) 하고, 오프타임은 아주 길게 (예컨대 25초 내지 30초 정도로) 한다. 특히, 스위칭트랜지스터(Q4)를 장시간 온상태로 유지하기 위하여 캐패시터(C30E)는 정전용량이 상당히 큰 것을 채용한다.When the charging voltage of the capacitor C29E exceeds the conduction voltage of the die solution DIAC2, the high voltage V D of the double-pressure rectifying unit 72 and the charging voltage of the capacitor C29E are charged while the capacitor C30E is being charged. Turn on the switching transistor Q4 of 78). Capacitor C30E is charged while experiencing a constant time delay by resistor R36. When the potential of the capacitor C29E falls below the conduction voltage of the die liquid DIAC2 due to the discharge, the die liquid DIAC2 is turned off. However, when the capacitance of the capacitor C30E is made very large, the switching transistor Q4 remains on by the charging voltage of the capacitor C30E for a considerable time after the die solution DIAC2 is turned off. When the charge voltage of the capacitor C30E falls below a certain level in the subsequent discharge, the switching transistor Q4 is turned off. When the capacitor C29E is charged again, conduction of the die solution DIAC2, charging of the capacitor C30E, and turn-on of the switching transistor Q4 occur. In this way, the switching transistor Q4 repeats on / off, and the on time can be adjusted by the element values of the RC circuits R33, R34, C29E in front of the die liquid DIAC2, and the off time is the die liquid ( The device value of the RC circuits R36 and C30E at the rear of DIAC2) can be adjusted. The on time of the switching transistor Q4 is very short (for example within 0.5 seconds) and the off time is very long (for example between 25 and 30 seconds) for no load protection. In particular, in order to keep the switching transistor Q4 in the on state for a long time, the capacitor C30E employs a capacitor having a large capacitance.
한편, 스위칭트랜지스터(Q4)가 턴온되면 충전부(45)의 캐패시터(C10)과 제1스위칭부(52)의 다이액(DIAC1)의 전압이 다이오드(D30)과 스위칭트랜지스터(Q4)를 통해 정류부(72)의 저전압(-VD)으로 방전된다. 스위칭트랜지스터(Q4)가 턴온되면 제1스위칭부(52)의 트랜지스터(Q3)의 베이스에 잔류할 지도 모르는 잔류전압마저도 다이오드(D33)과 스위칭트랜지스터(Q4)를 통해 정류부(72)의 저전압(-VD)으로 방전된다. 그 결과 제1스위칭부(52)는 트리거전압을 제공받지 못하여 고주파구동부(50)는 스위칭동작을 개시하지 못하게 된다. 스위칭트랜지스터(Q4)가 턴온되면 PWM IC칩(42)의 구동전원(Vcc)을 제공하기 위한 캐패시터(C9)의 충전전압 역시 다이오드(D32)와 스위칭트랜지스터(Q4)를 통해 정류부(72)의 저전압(-VD)으로 방전된다. 그 결과 PWM IC회로부(40)도 동작을 하지 못하게 된다.Meanwhile, when the switching transistor Q4 is turned on, the voltages of the capacitor C10 of the charging unit 45 and the die solution DIAC1 of the first switching unit 52 are rectified through the diode D30 and the switching transistor Q4. Discharge to a low voltage (-V D ) of 72). When the switching transistor Q4 is turned on, even the residual voltage, which may remain at the base of the transistor Q3 of the first switching unit 52, is lower than the low voltage (−) of the rectifier 72 through the diode D33 and the switching transistor Q4. V D ). As a result, the first switching unit 52 does not receive the trigger voltage and the high frequency driver 50 does not start the switching operation. When the switching transistor Q4 is turned on, the charging voltage of the capacitor C9 for providing the driving power Vcc of the PWM IC chip 42 is also lower than that of the rectifier 72 through the diode D32 and the switching transistor Q4. Discharged at (-V D ). As a result, the PWM IC circuit unit 40 also cannot operate.
이와 같이 무부하상태에서는 PWM IC회로부(40)와 고주파구동부(50)는 주기적으로 온/오프되며, 오프상태 즉 셧다운되는 시간이 거의 대부분을 차지 한다. 그 결과 고주파구동부(50)의 출력단(out1, out2)에는 전압이 걸린 상태가 순간적으로만 존재하고 거의 대부분의 시간동안에는 전압이 걸리지 않게 되어 작업자가 방전등(60)을 안전하게 교체할 수 있는 환경이 마련된다.As such, the PWM IC circuit 40 and the high frequency driver 50 are periodically turned on and off in the no-load state, and the off-state, or shutdown time, takes up most of the time. As a result, the output terminal (out1, out2) of the high-frequency driving unit 50 is present in a state where the voltage is present only momentarily, and the voltage is not applied for most of the time to provide an environment in which the operator can safely replace the discharge lamp (60) do.
II) 출력안정화를 위한 보호회로(70)의 작용II) Action of Protection Circuit 70 for Output Stabilization
출력안정화란 방전등(60)에 제공되는 구동전력이 구동전압의 변동에도 불구하고 항상 일정하게 제공되도록 제어하는 것을 의미하며, 이를 위해 출력안정화부(76)가 주요한 작용을 한다.The output stabilization means controlling the driving power provided to the discharge lamp 60 to be constantly provided despite the change in the driving voltage. For this purpose, the output stabilization unit 76 plays a major role.
방전등(60)의 점등중에 여러 가지 원인에 의하여 방전등(60)에 인가되는 구동전압의 레벨변동이 발생할 수 있다. 구동전압의 상승은 변압기(T8S)에 의해 검출되어 2배압정류부(72)의 고전압(VD)에도 그대로 반영된다. 저항(R35, R37)과 저항(R33, R34)의 값을 적절히 조절하면, 2배압정류부(72)의 고전압(VD)이 상승할때 그 레벨이 과전압상태를 판정하는 기준전압인 문턱전압에 도달하기 전까지는 고전압(VD)에 의한 전류가 대부분 저항(R35)으로 흐르게 할 수 있다.During the lighting of the discharge lamp 60, a level change of the driving voltage applied to the discharge lamp 60 may occur due to various causes. The increase in the driving voltage is detected by the transformer T8S and reflected in the high voltage V D of the double voltage rectifying unit 72 as it is. By properly adjusting the values of the resistors R35 and R37 and the resistors R33 and R34, when the high voltage V D of the double-pressure rectifier 72 rises, the level is set to a threshold voltage which is a reference voltage for determining an overvoltage condition. Until it reaches, most of the current due to the high voltage (V D ) can flow to the resistor (R35).
저항(R35)를 통해 흐르는 전류량이 증가하면 출력안정부(76)의 저항(R37)에 걸리는 전압(Vx)도 상승한다. 전압(Vx)의 상승은 PWM IC회로부(40)의 피드백저항(R5)의 전압(Vy)를 상승시켜 PWM IC칩(42)은 고주파구동부(50)의출력단(out1, out2)에 걸리는 구동전압의 상승을 인지한다. 구동전압의 상승을 인지한 PWM IC칩(42)은 전계효과트랜지스터(Q1)의 스위칭제어신호의 주파수를 조절하여 방전등(60)에 제공되는 구동전류의 량을 감소시키도록 제어한다. 그 결과 방전등(60)이 제공받는 전력량은 구동전압의 상승에 상관없이 거의 일정하게 안정적으로 유지된다. 이와 반대로, 방전등(60)의 구동전압이 하강하면 방전등(60)의 구동전류량을 증가시키므로써 방전등(60)이 안정적인 전력량을 제공받게 된다.When the amount of current flowing through the resistor R35 increases, the voltage Vx applied to the resistor R37 of the output stabilizer 76 also increases. The increase in the voltage Vx raises the voltage Vy of the feedback resistor R5 of the PWM IC circuit unit 40 so that the PWM IC chip 42 is driven to the output terminals out1 and out2 of the high frequency drive unit 50. Recognize the rise. The PWM IC chip 42 recognizing the increase in the driving voltage controls the frequency of the switching control signal of the field effect transistor Q1 to reduce the amount of driving current provided to the discharge lamp 60. As a result, the amount of power provided by the discharge lamp 60 is kept almost constant regardless of the increase in the driving voltage. On the contrary, when the driving voltage of the discharge lamp 60 decreases, the driving current of the discharge lamp 60 is increased, so that the discharge lamp 60 is provided with a stable amount of power.
III) 과전압 보호를 위한 보호회로(70)의 작용III) Action of Protection Circuit 70 for Overvoltage Protection
방전등(60)의 점등중에 방전등(60)에 상기 문턱전압 이상의 과전압이 인가되는 경우가 발생할 수 있다. 과전압이 인가되는 원인의 거의 대부분은 방전등(60) 자체의 노후화가 그 원인이다. 노후화된 방전등을 계속 점등하여 방전등에 과전압이 계속적으로 걸리게 되면 안정기의 각 소자에 손상을 입힐 우려가 있다. 따라서 과전압공급상태가 검출되면 안정기 세트의 운전을 멈추고 방전등을 새것으로 교체할 필요가 있다. 이러한 보호를 위해 스위칭제어부(74)와 스위칭부(78)가 주요한 작용을 한다.When the discharge lamp 60 is turned on, an overvoltage above the threshold voltage may be applied to the discharge lamp 60. Almost all of the causes of the overvoltage are caused by the aging of the discharge lamp 60 itself. If the aging discharge lamp is continuously turned on and the discharge lamp is continuously energized, there is a risk of damaging each element of the ballast. Therefore, when the overvoltage supply is detected, it is necessary to stop the operation of the ballast set and replace the discharge lamp with a new one. For this protection, the switching control unit 74 and the switching unit 78 play a major role.
과전압보호를 위한 스위칭제어부(74)와 스위칭부(78)의 작동원리는 무부하보호의 경우와 거의 같다. 다만, 여기서 말하는 과전압은 무부하상태에서의 방전등(60)의 구동전압에 비해서는 현저히 낮은 레벨이라는 점에서 차이가 있고, 이러한 차이는 스위칭트랜지스터(Q4)가 턴온되는 데 걸리는 시간의 차이로 나타난다.The operating principle of the switching control unit 74 and the switching unit 78 for overvoltage protection is almost the same as in the case of no-load protection. However, there is a difference in that the overvoltage here is significantly lower than the driving voltage of the discharge lamp 60 in the no-load state, and this difference appears as a difference in time taken for the switching transistor Q4 to turn on.
즉, 무부하상태의 경우 2배압정류부(72)의 고전압(VD)이 상당히 높게 나타나므로 순간적으로 많은 양의 전류가 저항(R33)을 통해 흘러 캐패시터(C29)를 신속하게 충전시키고, 순차적으로 다이액(DIAC2)이 도통되고 캐패시터(C30E) 또한 매우 빠르게 충전된다. 그 결과 스위칭트랜지스터(Q4)가 턴온되는 데 걸리는 시간은 매우 짧다.That is, in the no-load state, since the high voltage V D of the double-pressure rectifying unit 72 appears to be quite high, a large amount of current flows through the resistor R33 at a moment to rapidly charge the capacitor C29, and sequentially die The liquid DIAC2 is turned on and the capacitor C30E is also charged very quickly. As a result, the time taken for the switching transistor Q4 to turn on is very short.
이에 비해, 과전압상태의 경우 2배압정류부(72)의 고전압(VD)은 무부하상태의 그것에 비하여 낮은 레벨이므로 저항(R33)을 통해 캐패시터(C29)로 흘러들어가는 전류량이 그리 많지 않다. 과전압상태가 일시적인 현상으로 크쳐 캐패시터(C29)의 전위가 다이액(DIAC2)의 도통전압 이하로 유지되면, 스위칭트랜지스터(Q4)는 오프상태로 계속 유지된다. 그러나 과전압상태가 계속적으로 유지되면, 캐패시터(C29E)의 전위가 다이액(C29E)을 도통시켜 캐패시터(C30E)를 충전시키고 스위칭트랜지스터(Q4)를 턴온시킨다. 스위칭트랜지스터(Q4)가 턴온된 후에도 과전압상태가 계속되면, 다이액(DIAC2)은 계속 도통상태를 유지하고 스위칭트랜지스터(Q4)도 계속 온상태를 유지한다. 스위칭트랜지스터(Q4)가 온상태인 경우에는 상설한 바와 같이 PWM IC회로부(40)와 고주파 구동부(50)는 그 동작을 멈추게 되어 안정기 세트는 셧다운된다. 이에 따라, 작업자는 새로운 방전등(60)으로 교체하여 과전압 발생의 원인을 치유한다.On the other hand, in the overvoltage state, the high voltage V D of the double voltage rectifying unit 72 is at a lower level than that of the no-load state, so that the amount of current flowing into the capacitor C29 through the resistor R33 is not so large. When the overvoltage state is a temporary phenomenon and the potential of the capacitor C29 is kept below the conduction voltage of the die liquid DIAC2, the switching transistor Q4 is kept in the off state. However, if the overvoltage state is continuously maintained, the potential of the capacitor C29E conducts the die solution C29E to charge the capacitor C30E and turn on the switching transistor Q4. If the overvoltage condition continues even after the switching transistor Q4 is turned on, the die solution DIAC2 remains in the conduction state and the switching transistor Q4 also remains in the on state. When the switching transistor Q4 is in the ON state, as described above, the PWM IC circuit unit 40 and the high frequency drive unit 50 stop its operation, and the ballast set is shut down. Accordingly, the worker replaces with a new discharge lamp 60 to heal the cause of the overvoltage generation.
이상 설명한 본 발명의 전자식 안정기는 다음과 같은 효과를 제공한다.The electronic ballast of the present invention described above provides the following effects.
첫째, 제 1 및 제 2 스위칭부(52, 54) 각각에 스위칭 트랜지스터(Q2, Q3)의 베이스전류량을 증가시켜주는 변압기(T4D)를 추가하므로써, 본 발명이 목적하는 바인 고휘도 고출력 방전등의 구동이 가능하게 된다. 종래에는, 본 발명처럼 스위칭트랜지스터(Q2, Q3)의 베이스전류를 크게 할 수 없었기 때문에 대략 200와트 정도까지의 출력을 갖는 방전등을 구동하는 정도였다. 하지만 본 발명에 의한 안정기회로를 이용할 경우, 400와트나 그 이상의 출력을 갖는 방전등의 구동이 가능하다.First, by adding a transformer T4D for increasing the base current amounts of the switching transistors Q2 and Q3 to each of the first and second switching units 52 and 54, driving of a high-brightness high-output discharge lamp, which is an object of the present invention, is achieved. It becomes possible. In the related art, since the base current of the switching transistors Q2 and Q3 cannot be made large as in the present invention, it was a degree of driving a discharge lamp having an output of about 200 watts. However, when using the ballast circuit according to the present invention, it is possible to drive a discharge lamp having an output of 400 watts or more.
둘째, 고주파구동부(50)의 스위칭 소자를 바이폴라 트랜지스터(Q2, Q3)를 사용하여 구현하므로써 고내압 대전류 특성을 갖는 바이폴라 트랜지스터의 장점을 실현할 수 있어 대용량의 방전등을 안정적으로 구동할 수 있다.Second, by implementing the switching device of the high frequency drive unit 50 using the bipolar transistors (Q2, Q3) it can realize the advantages of the bipolar transistor having a high breakdown voltage and high current characteristics, it is possible to drive a large-capacity discharge lamp stably.
세째, 방전등 구동부(58)의 변압기(T6P, T6P', T7P)를 복수개 병렬로 연결하여 안정기의 동작온도를 낮출 수 있어 안정기회로의 수명을 늘리고 동작특성을 안정화시킬 수 있다.Third, a plurality of transformers T6P, T6P ', and T7P of the discharge lamp driver 58 may be connected in parallel to lower the operating temperature of the ballast, thereby increasing the lifespan of the ballast circuit and stabilizing operating characteristics.
넷째, 무부하보호, 과전압보호 및 방전등 구동전력의 안정적 제어 기능을 갖는 보호회로(70)를 더 부가하므로써, 작업자가 방전등 교체를 안전하게 할 수 있고, 과전압을 야기하는 노후화된 방전등을 조기에 검출하여 교체할 수 있게 해주며, 정상적인 운전시에는 방전등에 공급되는 구동전력을 일정하게 유지하여 출력의 안정화를 도모할 수 있게 해준다.Fourth, by further adding a protection circuit 70 having no-load protection, overvoltage protection, and stable control of driving power such as discharge, the operator can safely replace the discharge lamp and detect and replace an aging discharge lamp that causes overvoltage at an early stage. In normal operation, the driving power supplied to the discharge lamp can be kept constant, so that the output can be stabilized.
다섯째로는, 고주파구동부(50)의 설정값을 방전등의 정격출력보다 약간 높게 예컨대 500와트로 설정하고 보호회로(70)의 안정적 출력제어의 기준값을 예컨대 400와트 정도로 설정하면 방전등(60)의 구동전압을 정격전압까지 신속하게 상승시키면서도 구동전력을 400와트로 안정적으로 유지할 수 있다. 이에 의해 본 발명의 안정기는 방전등간에 존재하는 출력특성의 차이를 상쇄시켜주어 방전등에 대한 범용성이 확대될 수 있다.Fifth, if the set value of the high frequency driver 50 is set slightly higher than the rated output of the discharge lamp, for example, 500 watts, and the reference value of the stable output control of the protection circuit 70 is set, for example, about 400 watts, the discharge lamp 60 is driven. The drive power can be stably maintained at 400 watts while increasing the voltage to the rated voltage quickly. As a result, the ballast of the present invention cancels the difference in output characteristics existing between the discharge lamps, thereby increasing the versatility of the discharge lamp.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand that you can.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990041923A KR100320061B1 (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Electronic ballast for high-intensity discharge lamp |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990041923A KR100320061B1 (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Electronic ballast for high-intensity discharge lamp |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010029217A KR20010029217A (en) | 2001-04-06 |
| KR100320061B1 true KR100320061B1 (en) | 2002-01-09 |
Family
ID=19613330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990041923A KR100320061B1 (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Electronic ballast for high-intensity discharge lamp |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100320061B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101117178B1 (en) | 2010-04-14 | 2012-03-07 | 광주과학기술원 | Charging device for a flash lamp |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100711812B1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-04-30 | 주식회사 에이치이시 | The ballast for hid-lamp with contactless control |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR920022459U (en) * | 1991-05-23 | 1992-12-19 | 어원선 | Electronic lighting device such as discharge lamp |
| KR940018629U (en) * | 1992-12-08 | 1994-07-30 | 대왕전광 주식회사 | Ballast for electronic fluorescent lamps |
| KR950007631U (en) * | 1993-08-23 | 1995-03-21 | 삼성전관주식회사 | Electronic ballast |
| KR19990034172A (en) * | 1997-10-28 | 1999-05-15 | 강영주 | Ballasts for electronic low pressure sodium lamps |
-
1999
- 1999-09-30 KR KR1019990041923A patent/KR100320061B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR920022459U (en) * | 1991-05-23 | 1992-12-19 | 어원선 | Electronic lighting device such as discharge lamp |
| KR940018629U (en) * | 1992-12-08 | 1994-07-30 | 대왕전광 주식회사 | Ballast for electronic fluorescent lamps |
| KR950007631U (en) * | 1993-08-23 | 1995-03-21 | 삼성전관주식회사 | Electronic ballast |
| KR19990034172A (en) * | 1997-10-28 | 1999-05-15 | 강영주 | Ballasts for electronic low pressure sodium lamps |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101117178B1 (en) | 2010-04-14 | 2012-03-07 | 광주과학기술원 | Charging device for a flash lamp |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010029217A (en) | 2001-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7187132B2 (en) | Ballast with filament heating control circuit | |
| US7061188B1 (en) | Instant start electronic ballast with universal AC input voltage | |
| JP3467806B2 (en) | Discharge lamp lighting device | |
| EP0838129B1 (en) | Electronic ballast | |
| US7102297B2 (en) | Ballast with end-of-lamp-life protection circuit | |
| US7187137B2 (en) | Ballast with output ground-fault protection | |
| JP3918151B2 (en) | Discharge lamp lighting circuit | |
| US7348734B2 (en) | Method for protecting a ballast from an output ground-fault condition | |
| US6867553B2 (en) | Continuous mode voltage fed inverter | |
| KR20170072186A (en) | Electrodeless fluorescent ballast driving circuit and resonance circuit with added filtration and protection | |
| US7489531B2 (en) | Inverter with improved overcurrent protection circuit, and power supply and electronic ballast therefor | |
| KR100291042B1 (en) | Electronic ballast for high-intensity discharge lamp | |
| KR100320061B1 (en) | Electronic ballast for high-intensity discharge lamp | |
| US7656096B2 (en) | Hybrid ballast control circuit in a simplified package | |
| JP5014418B2 (en) | Electronic driver for fluorescent lamp | |
| JP2001155884A (en) | High-output and high-brightness electronic ballast for discharge lamp | |
| KR100610365B1 (en) | Protection device of lamp driving power supply | |
| KR100351436B1 (en) | Electronic Ballast for High Voltage Discharge Lamp | |
| KR100493923B1 (en) | Electronic ballast having protection circuit | |
| KR100726474B1 (en) | Electronic ballast for lighting high voltage discharge lamp | |
| JP2002170695A (en) | Discharge lamp lighting device | |
| KR20010088753A (en) | Electronic ballast which comprising a control circuit of cathode pre-heating current therein | |
| KR200144347Y1 (en) | Electronic ballast | |
| KR20030075414A (en) | Electronic ballasts circuit for fluorescent lamps | |
| JPH08111290A (en) | Power supply device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20041224 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |